Pään ja kaulan syövän kemoradioterapian jälkeisen tuloksen ennustaminen funktionaalisen kuvantamisen ja kasvainbiologian avulla

TAUSTA JA ASETUKSET

1.1. Johdanto

Samanaikainen (kemo-) sädehoito (CRT) on nykyinen hoitostandardi potilaille, joilla on paikallisesti edennyt pään ja kaulan okasolusyöpä (HNSCC). Tärkeiden toiminnallisten rakenteiden läheisyys kasvaimen kanssa tekee hoidosta kuitenkin erittäin monimutkaista. Vaikka paikalliset kontrollit ovat parantuneet viimeisen vuosikymmenen aikana, hoitoon liittyvä toksisuus voi olla vakavaa, ja kserostomia ja dysfagia vaikeuttavat vakavasti potilaan elämänlaatua.

Lisäksi käy yhä selvemmäksi, että vaikka nämä kasvaimet voivat olla identtisiä sijainniltaan ja perushistologialtaan, niiden vaste hoitoon vaihtelee suuresti. Tämä tarkoittaa, että potilasalaryhmälle voidaan saavuttaa yhtäläiset paikalliset kontrollinopeudet käyttämällä vähemmän intensiivistä ja siten vähemmän myrkyllistä hoito-ohjelmaa. Tämä päinvastoin kuin potilasryhmä, jolle kehittyy lokoregionaalinen uusiutuminen seurannan aikana ja joille nykyinen hoito on ilmeisesti riittämätön. Nämä potilaat saattavat hyötyä intensiivisemmistä hoito-ohjelmasta, eli suuremmasta säteilyannoksesta.

Nämä erot hoitoherkkyydessä voidaan selittää biologisten, molekyylisten ja geneettisten tekijöiden vaihteluilla. Pelkät kliiniset parametrit eivät riitä vasteen ennustamiseen. Erilaisten molekyyli- ja geneettisten tekijöiden tunnistaminen auttaisi parantamaan vasteennusteen tarkkuutta ja näiden tekijöiden perusteella räätälöimään hoitoa yksilöllisemmin kullekin potilaalle. Siksi haluamme kehittää prognostisen ja ennustavan mallin, joka sisältää hyvin määritellyt molekyyli- ja kuvantamisparametrit, jotka osoittavat suurta lupausta vasteen ennustamisessa ionisoivan säteilyn jälkeen.

1.2. Kasvaimen geneettiset ja molekyyliominaisuudet

Ensimmäinen parametri, jota haluamme tutkia tarkemmin, on kasvaimen hypoksia. Hypoksia on tunnistettu tekijäksi, joka lisää kasvaimen aggressiivisuutta ja vähentää säteilyherkkyyttä. Aiemmin on käytetty useita tekniikoita biologisesti merkityksellisen kasvaimen hypoksian havaitsemiseksi, mutta mitään niistä ei käytetä nykyään rutiininomaisessa kliinisessä käytännössä. Toustrup et ai. julkaisivat äskettäin polymeraasiketjureaktioon (PCR) perustuvan hypoksialuokittelugeenin allekirjoituksen. Tämä luokitin antaa meille mahdollisuuden tutkia biologisesti merkityksellistä kasvaimen hypoksiaa ja siten kasvaimen aggressiivisuutta ja ionisoivan säteilyn vastustuskykyä. Tämä analyysi tehdään biopsioista, jotka on otettu ennen hoitoa. Osa tästä biopsiamateriaalista tallennetaan myös biopankkiimme. Tämä helpottaa lupaavien molekyyli- ja geneettisten parametrien (kuten esimerkiksi HPV-korreloi p16:n yli-ilmentymistä) tulevaa tutkimusta hyvin määritellyssä ja jäsennellyssä potilastietokannassa.

1.3. Kuvausparametrit

Näiden tärkeiden molekyyli- ja geneettisten kasvainominaisuuksien lisäksi malliimme sisällytetään myös useita toiminnallisia kuvantamisparametreja. Toisin kuin anatominen kuvantaminen, toiminnalliset kuvantamismenetelmät antavat meille syvemmän käsityksen kasvaimen taustalla olevasta biologisesta aktiivisuudesta ja mikrorakenteesta.

Diffuusiopainotteinen magneettikuvaus (DWI) voi karakterisoida kudoksia vesiprotonien satunnaisen siirtymän perusteella. Tämä siirtymä voidaan kvantifioida käyttämällä näennäistä diffuusiokerrointa (ADC). Alustavat tutkimukset HNSCC:ssä ovat osoittaneet toistuvan DWI:n prognostisen ja ennustavan potentiaalin varhain hoidon aikana ja sen jälkeen.

Dynaaminen kontrastitehostettu magneettiresonanssikuvaus (DCE-MRI) on toinen tekniikka, joka on lupaava ionisoivan säteilyn vasteen varhaisena indikaattorina. Monet pahanlaatuiset kasvaimet osoittavat uudissuonittumista tai angiogeneesiä. Nämä prosessit ovat kuitenkin virheellisiä, ja seurauksena näillä äskettäin syntetisoiduilla suonilla on korkea läpäisevyys, mutkittelevuus ja yleensä huono toimivuus. Tämä voi johtaa huonoon hapen saantiin kasvainsoluille, mikä voi heikentää kasvaimen sädehoidon tehokkuutta. Siksi kasvaimen verisuoniominaisuudet, jotka on arvioitu DCE-MRI:llä, voivat osoittautua prognostiseksi indikaattoriksi sen aggressiivisuudesta.

OPINTOJEN TAVOITTEET

2.1. Ensisijaiset tavoitteet

Tämän tutkimuksen päätavoite on korreloida kliiniset, molekyyli- ja radiologiset ennustajat lopputulokseen, sellaisena kuin se määritellään paikallisen kontrollin ja taudista vapaan eloonjäämisen perusteella. Tällä tavalla kehitämme prognostisen/ennustavan mallin. Ennustava malli auttaa yksilöimään hoitoa optimaalisen hoidon varmistamiseksi ja ali- ja ylihoidon välttämiseksi.

2.2. Toissijaiset tavoitteet

• Haluamme saada uusia näkemyksiä kasvainbiologiasta ja mikrorakenteesta korreloimalla kuvantamista ja molekyyli-/geneettisiä markkereita tarkasti määritellyssä potilaspopulaatiossa.
• Haluamme validoida erilaiset kuvantamistekniikat.
• Haluamme tehdä korrelaation hypoksian ja muiden ennustavien biomarkkerien välillä tulevaisuudessa tallentamalla tässä tutkimuksessa saatua kudosta biopankkiimme.

OPINTUSUUNNITTELU

Ehdotamme tutkimuksen perustamista, jossa otamme potentiaalisesti mukaan potilaita, joilla on paikallisesti edennyt pään ja kaulan syöpä ja joita hoidetaan samanaikaisella solunsalpaajahoidolla monitieteisen kuulemisen jälkeen. Kokeen pääpiirteet on esitetty alla olevassa kuvassa. Kaikki kelvollisiksi tunnustetut potilaat (ei-metastaattinen, paikallisesti edennyt pään ja kaulan levyepiteelisyöpä, hoidettu kemoterapialla, Karnofskyn suorituskyky ≥ 70 % ja ≥ 18-vuotiaat) otetaan mukaan kirjallisen suostumuksen jälkeen. Laryngoskopialla, kaulan TT:llä, kaulan MRI:llä ja PET-CT:llä tehdään rutiininomaisesti pisteytys.

CRT-hoito koostuu sädehoidosta 72 Gy:iin asti nopeutetulla hyperfraktioidulla aikataululla. Hoidon päivät 1 ja 22 Sisplatiinia annetaan 100 mg/m².

Kasvainbiopsiat otetaan muutama päivä ennen hoitoa. Hypoksiageenin ilmentymisprofiili johdetaan kasvainmateriaalista (15 geeniä PCR:ssä, jotka voidaan analysoida yksittäin tai ryhmänä yhden binaarimuuttujan kautta).

RNA- ja DNA-uuttoon käytetty kudos on reunustattava H&E-värjäyksellä, joka vahvistaa kasvaimen läsnäolon. Biopsiasta kaksi päätä leikataan pois ja kiinnitetään parafiiniin. Tämä kudos varastoidaan biopankkiin. Kudoksen keskiosa varastoidaan myöhemmin RNA:han, ja sitä käytetään osittain DNA:n ja RNA:n erottamiseen. RNA:ta käytetään cDNA:n syntetisoimiseen hypoksisen luokittelijan qPCR-analyysin suorittamiseksi.

Potilaille tehdään myös DWI MRI- ja DCE-kuvaus ennen CRT:tä ja 3 viikkoa sitä. Leesiot arvioidaan kvantitatiivisesti rajaamalla manuaalisesti kiinnostuksen kohteena olevat alueet (ROI) kasvaimen ylle alkuperäisissä DWI- ja DCE-MRI-kuvissa. ADC-arvot ja (puoli)kvantitatiiviset DCE-parametrit lasketaan vastaavasti.

Kaikki yllä kuvatut tiedot integroidaan prognostiseen malliin yhdessä saatavilla olevien kliinisen tiedon kanssa.